DE4114786A1

DE4114786A1 - Interferometer for detecting movement direction and amplitude - uses light beam with two perpendicularly polarised components and separate evaluation of reflected measuring beam components

Info

Publication number: DE4114786A1
Application number: DE19914114786
Authority: DE
Inventors: Thomas Dipl Phys Wipfler; Dieter Dipl Ing Seidenstuecker
Original assignee: Zimmer Germany GmbH
Current assignee: Zimmer Germany GmbH
Priority date: 1991-05-06
Filing date: 1991-05-06
Publication date: 1992-11-12

Abstract

The interferometer has a coherent light source (1) and a beam splitter (2), providing a reference light beam and a measuring light beam directed onto the material surface (4). The reflectd light beam obtained from the latter and the reference beam are superimposed and evaluated to detect the movement of the material surface (4) parallel to the propagation direction of the measuring light beam. The light beam provided by the source (1) has 2 perpendicular polarised components with the same frequency and phase, the reference light beam being delayed before being superimposed on the reflected measuring beam, with a 90 degree phase shift between the 2 polarised components. The superimposed beams are fed to a second beam splitter (7) for separating the perpendicular components before evaluation. ADVANTAGE - Eliminates need for expensive active optical components.

Description

Die Erfindung betrifft ein Interferometer der im Oberbe griff des Anspruchs 1 angegebenen Art.The invention relates to an interferometer in the Oberbe handle of claim 1 specified type.

Interferometrische Meßanordnungen dienen in erster Linie zur Erkennung der Bewegung eines Meßguts. Es sind die un terschiedlichsten Interferometer-Typen bekannt. Beispiels weise ist es bekannt, das eingangs genannte Interferometer als sogenanntes Michelson-Interferometer auszubilden. Das Funktionsprinzip eines Interferometer-Aufbaus nach Michel son ist hinlänglich bekannt. Wegen seiner Bedeutung mit Be zug auf das erfindungsgemäße Inferferometer soll das Prin zip des Michelson-Interferometers nachfolgend kurz darge stellt werden.Interferometric measuring arrangements serve primarily to detect the movement of a measured material. It is the un various types of interferometers are known. Example as it is known, the interferometer mentioned at the beginning trained as a so-called Michelson interferometer. The Functional principle of an interferometer setup according to Michel son is well known. Because of its importance with Be train on the inferferometer according to the invention, the Prin zip of the Michelson interferometer briefly below be put.

Beim Michelson-Interferometer wird ein Laserstrahl von ei nem Strahlteiler in zwei Teilstrahlen zerlegt, wobei einer der beiden Teilstrahlen mit einer Optik auf das Meßgut fo kussiert wird. Dieser Teilstrahl, der Meßstrahl, wird vom Meßgut reflektiert und mit dem anderen Teilstrahl dem Re ferenzstrahl, zur Überlagerung gebracht. Die Überlagerung oder Interferenz findet im selben Strahlteiler statt, der auch zur Erzeugung der beiden Teilstrahlen dient. Je nach Unterschied in den optischen Bewegungslängen und damit in der Phasendifferenz schwächen sich die Teilstrahlen auf grund der Interferenz gegenseitig ab oder verstärken einan der. Die überlagerten Teilstrahlen weisen deshalb eine meßortabhängige Intensitätsmodulation auf. Der Abstand der Maxima und Minima im Überlagerungssignal entspricht einer Verschiebung des Meßorts um die halbe Wellenlänge der verwendeten Laserstrahlung.The Michelson interferometer uses a laser beam from ei Nem beam splitter divided into two beams, one of the two partial beams with an optic on the material to be measured fo is kissed. This partial beam, the measuring beam, is from the Material to be measured is reflected and with the other beam the Re reference beam, superimposed. The overlay or interference takes place in the same beam splitter that also serves to generate the two partial beams. Depending on Difference in the optical movement lengths and thus in The phase beams weaken the phase difference due to the interference from each other or reinforce each other the. The superimposed partial beams therefore have one measurement-dependent intensity modulation. The distance of the Maxima and minima in the beat signal correspond to one Shift of the measuring location by half the wavelength of the used laser radiation.

Nachteilig am Interferometeraufbau nach Michelson ist es, daß eine Bestimmung der Phasendifferenz und damit der Weg differenz aus der Intensität der überlagerten Teilstrahlen nur in einem Intervall möglich ist, in welchem die Inten sität eine monoton steigende oder monoton fallende Funktion des Ortes ist. Mit anderen Worten ist eine Messung bei die sem Interferometer nur in einem Intervall von einer Viertel Wellenlänge eindeutig. Nur in diesem Wellenlängenintervall ist also beim Michelson-Interferometer eine Bestimmung des Betrags der Meßgutbewegung möglich. Aufgrund der Symmetrie des der Auswertung zugrundeliegenden Intensitätssignals ist jedoch die Richtung der Meßgutbewegung parallel zur z-Achse (Ausbreitungsrichtung des Meßlichtstrahls) unbestimmt. Das Michelson-Interferometer eignet sich also ausschließlich zur Bestimmung des Betrags der Meßgutbewegung.A disadvantage of the Michelson interferometer design is that that a determination of the phase difference and thus the path difference from the intensity of the superimposed partial beams is only possible in an interval in which the Inten a monotonically increasing or monotonously decreasing function of the place. In other words, a measurement is at interferometer only every quarter Wavelength unique. Only in this wavelength interval is therefore a determination of the Michelson interferometer Amount of measured material movement possible. Because of the symmetry of the intensity signal on which the evaluation is based however, the direction of the measured material movement parallel to the z-axis (Direction of propagation of the measuring light beam) indefinite. The Michelson interferometer is therefore only suitable to determine the amount of the measured material movement.

Es sind jedoch auch Interferometer-Anordnungen bekanntge worden, die sich neben der Bestimmung des Betrags der Meßgutbewegung auch zur Bestimmung der Meßgutbewegung eig nen. Ein gängiges Verfahren zur Richtungserkennung der Meßgutbewegung ist das sogenannte Heterodyn-Verfahren.However, interferometer arrangements are also known been in addition to determining the amount of Specimen movement also for determining the specimen movement nen. A common method for detecting the direction of the Material movement is the so-called heterodyne method.

Beim Heterodyn-Verfahren oder -Meßaufbau enthält der ver wendete Laserstrahl zwei senkrecht zueinander polarisierte Komponenten, deren Frequenzen sich typischerweise um einige zehn MHz unterscheiden. In einem nicht polarisierenden Strahlteiler wird dieser Laserstrahl in zwei Teilstrahlen aufgespalten. Der eine Teilstrahl wird durch ein auf 45 Grad eingestelltes Polarisationsfilter geleitet, wodurch die beiden Polarisationskomponenten des Laserstrahl mitein ander interferieren. Die resultierende Strahlung ist zeit lich mit einer Schwebungsfrequenz moduliert, die der Diffe renz der Frequenzen der beiden senkrecht zueinander polari sierten Laserstrahlkomponenten entspricht.In the heterodyne method or measurement setup, the ver laser beam used two polarized perpendicular to each other Components whose frequencies are typically a few distinguish ten MHz. In a non-polarizing one This laser beam is split into two beams split up. One of the partial beams is set to 45 Degree set polarization filter passed, whereby the two polarization components of the laser beam interfere with others. The resulting radiation is time Lich modulated with a beat frequency that the diffe limit the frequencies of the two perpendicular to each other polar based laser beam components.

Der andere Teilstrahl wird in einem polarisierenden Strahl teiler in seine beiden Polarisationskomponenten aufgespal tet. Die eine dieser Komponenten wird als Meßstrahl, die andere als Referenzstrahl verwendet, und die beiden reflek tierten Komponenten werden mittels der Strahlteiler wieder vereinigt und mittels eines weiteren Polarisationsfilters zur Interferenz gebracht. Die resultierende Strahlung ist mit derselben Schwebungsfrequenz moduliert, wie die mit dem zuerst genannten Polarisationsfilter erzeugte Strahlung.The other sub-beam is in a polarizing beam split into its two polarization components tet. One of these components is called the measuring beam, the other used as a reference beam, and the two reflec Components are again using the beam splitter united and by means of a further polarization filter brought to interference. The resulting radiation is modulated with the same beat frequency as that with the radiation first generated radiation.

Weglängenänderungen zwischen Referenzstrahl und Meßstrahl verursachen Phasenänderungen in der Schwebungsfrequenz. Die Phasendifferenz zwischen der Schwebung des ersten Teil strahls und der Schwebung des zweiten Teilstrahls ist eine monoton wachsende Funktion der Verschiebung des Meßguts mit einer Periodizität der halben Wellenlänge (lambda/2). Auf diese Weise ist die Richtung der Meßgutverschiebung in je dem beliebigen Bereich von lambda/2 eindeutig bestimmt und durch das Mitzählen der vollständigen Phasenumläufe von 2_*Pi sind auch größere Wellenlängenänderungen als lambda/2 (siehe Michelson-Interferometer) meßbar.Path length changes between reference beam and measuring beam cause phase changes in the beat frequency. The phase difference between the beat of the first part of the beam and the beat of the second part of the beam is a monotonically increasing function of the displacement of the sample with a periodicity of half the wavelength (lambda / 2). In this way, the direction of the measured material shift is unambiguously determined in any range of lambda / 2, and by counting the complete phase rotations of 2 _* Pi, even larger changes in wavelength than lambda / 2 (see Michelson interferometer) can be measured.

Der Nachteil des Heterodyn-Meßaufbaus liegt in dem beträchtlich hohen Aufwand, der getrieben werden muß, um zwei Polarisationsrichtungen mit definiert unterschiedli cher Frequenz zu erzeugen. Zu diesem Zweck werden in der Regel entweder Gaslaser mit Zeemann-Effekt oder akustoop tische Modulatoren verwendet. Außerdem vergrößern die bei den Polarisatoren die Anzahl der notwendigen optischen Kom ponenten. The disadvantage of the heterodyne measurement setup is that considerably high effort that must be driven to two polarization directions with defined differ generating frequency. For this purpose, in the Usually either gas lasers with Zeemann effect or acoustoop table modulators used. They also enlarge the the polarizers the number of necessary optical comm components.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Interferometer-Aufbau anzugeben, der ausgehend von dem eingangs genannten Interferometer bei einfachem Aufbau, einfacher Justage und geringem Aufwand an optischen Bauteilen eine Betrags- und Richtungserkennung der Meßgut bewegung erlaubt.The object of the present invention is in specifying an interferometer setup that starts out from the interferometer mentioned at the beginning with simple Construction, simple adjustment and little optical effort Components an amount and direction detection of the measured material movement allowed.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkma le des Anspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfin dung sind in den Unteransprüchen angegeben.This task is solved by the characteristic feature le des entitlement 1. Advantageous further developments of the Erfin are specified in the subclaims.

Der erfindungsgemäße Interferometer-Aufbau basiert also auf einem kohärenten Lichtstrahl mit zwei senkrecht zueinander polarisierten, frequenz- und phasengleichen Komponenten, wobei der von diesem Lichtstrahl abgezweigte Referenzlicht strahl vor einer Überlagerung mit dem Meßlichtstrahl einer 90-Grad-Phasenverschiebung unterworfen wird, welche die Ab leitung zweier Ausgangssignale aus den Mischkomponenten des Referenzlichtstrahls und des Meßlichtstrahls derart erlaubt, daß die Richtung der Phasenverschiebung der beiden Aus gangssignale eine eindeutige Aussage mit Bezug auf die Meßgut-Bewegungsrichtung erlaubt. Je nach Bewegungsrichtung der Meßgutoberfläche eilt also entweder das eine oder das andere Ausgangssignal dem jeweils anderen Ausgangssignal um 90 Grad voraus.The interferometer structure according to the invention is therefore based on a coherent light beam with two perpendicular to each other polarized, frequency and in phase components, the reference light branched off from this light beam beam before an overlay with the measuring light beam 90 degree phase shift is subjected to the Ab line of two output signals from the mixed components of the Reference light beam and the measurement light beam are permitted in such a way that the direction of the phase shift of the two off output signals a clear statement with reference to the Direction of movement allowed. Depending on the direction of movement the surface of the material to be measured is either one or the other other output signal to the other output signal 90 degrees ahead.

Vorteilhafterweise erfolgt demnach die Richtungserkennung mittels des erfindungsgemäßen Meßaufbaus durch eine Detek tion der führenden Flanken der beiden Ausgangssignale oder alternativ hierzu durch eine Detektion der Nulldurchgänge der AC-gefilterten Ausgangssignale. Darüber hinaus erlaubt der erfindungsgemäße Meßaufbau eine einfache und präzise Bestimmung auch größerer Weglängenänderungen als lambda/4, nämlich entweder durch ein vorzeichenrichtiges Mitzählen der führenden Ausgangssignalflanken oder durch ein Zählen der jeweiligen Nulldurchgänge. Accordingly, the direction is advantageously detected by means of the measurement setup according to the invention by a detec tion of the leading edges of the two output signals or alternatively, by detection of the zero crossings the AC-filtered output signals. Beyond that allowed the measurement setup according to the invention is simple and precise Determination of larger path length changes than lambda / 4, namely either by counting with the correct sign the leading output signal edges or by counting of the respective zero crossings.

Der erfindungsgemäße Meßaufbau ist also durch einen einfa chen Aufbau gekennzeichnet, der ausgehend vom herkömmlichen Michelson-Meßaufbau lediglich zusätzlich eine Verzögerungs einrichtung, vorteilhafterweise eine lambda/8-Verzögerungs platte und einen polarisierenden Strahlteiler umfaßt. Diese zusätzlichen Komponenten sind verschleißfrei. Außerdem ar beitet der erfindungsgemäße Meßaufbau ohne teure aktive op tische Bauelemente, wie beispielsweise Zeemann-Laser oder akustooptische Modulatoren, wie sie beim Heterodyn-Meßaufbau oder beim Meßaufbau unter Verwendung einer Bragg-Zelle un erläßlich sind. Außerdem ist der erfindungsgemäße Meßaufbau äußerst kompakt und erfordert keinen größeren Justageauf wand. Da schließlich die beiden Ausgangssignale exakt um 90 Grad phasenverschoben sind, kann die Geschwindigkeit der Meßgutbewegung mittels eines Algorithmus in einfacher Weise direkt abgeleitet werden. Ein weiterer Vorteil besteht in der vollständigen Eliminierung von Oberflächeneffekten durch Verwendung eines Polarisationsfilters im Strahlengang des Meßstrahls, da nur der Referenzstrahl polarisationsop tisch codiert ist.The measurement set-up according to the invention is thus simple Chen structure, which is based on the conventional Michelson measurement set-up only has a delay device, advantageously a lambda / 8 delay plate and comprises a polarizing beam splitter. These additional components are wear-free. In addition ar the measurement setup according to the invention works without expensive active op table components, such as Zeemann lasers or acousto-optical modulators, such as those used in the heterodyne measurement setup or when setting up using a Bragg cell un are indispensable. In addition, the measurement setup according to the invention extremely compact and requires no major adjustment wall. Finally, since the two output signals are exactly at 90 Degrees out of phase, the speed of the Movement of the material to be measured using an algorithm in a simple manner can be derived directly. Another advantage is the complete elimination of surface effects by using a polarization filter in the beam path of the measuring beam, since only the reference beam is polarization-op table is coded.

Die erfindungsgemäß an die kohärente Lichtquelle gestellte Anforderung (zwei senkrecht zueinander polarisierte fre quenz- und phasengleiche polarisierte Komponenten) wird von herkömmlichen, einfach aufgebauten Lasern erfüllt, nämlich von jedem Laser, der in der Lage ist, einen linear polari sierten Laserstrahl zu erzeugen. Solche Laser stehen kosten günstig zur Verfügung.The one according to the invention placed on the coherent light source Requirement (two mutually polarized fre polarized components with the same frequency and phase) conventional, simply constructed lasers, namely of any laser that is capable of a linear polar generate laser beam. Such lasers are expensive cheap available.

Nachfolgend soll die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert werden; in dieser zeigtThe invention will be described in more detail below with reference to the drawing are explained; in this shows

Fig. 1 eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Inter ferometer-Aufbaus ausgehend von einem herkömmlichen Michelson-Interferometer und Fig. 1 shows an embodiment of the inter ferometer structure according to the invention based on a conventional Michelson interferometer and

Fig. 2 den Intensitätsverlauf der beiden Ausgangssignalen des Interferometers von Fig. 1 in Abhängigkeit der z-Koordinate der Meßgutoberflächen-Bewegung. Fig. 2 shows the intensity curve of the two output signals of the interferometer of Fig. 1 as a function of the z coordinate of the surface movement.

Interferometrische Messungen von Bewegungen einer Meßgut oberfläche erfolgen jeweils in einer festgelegten Richtung, die im allgemeinen z-Achse genannt wird. Diese z-Achse verläuft parallel zur Verbindungslinie zwischen dem Meßgerät und der Meßgutoberfläche, also parallel zur Aus breitungsrichtung des Meßlichtstrahls zwischen dem Meßgerät und dem Meßgut.Interferometric measurements of movements of a measured material surface in each case in a defined direction, which is commonly called the z-axis. This z axis runs parallel to the connecting line between the Measuring device and the surface to be measured, i.e. parallel to the off direction of spread of the measuring light beam between the measuring device and the measured material.

Der in Fig. 1 schematisch dargestellte Meßaufbau dient der Richtungs- und Betragserkennung einer Meßgutbewegung in Richtung der z-Achse. Insbesondere handelt es sich bei dem in Fig. 1 gezeigten Meßaufbau um ein modifiziertes Michel son-Interferometer, dessen Funktionsweise bereits eingangs näher beschrieben worden ist.The measurement setup shown schematically in FIG. 1 serves to detect the direction and amount of a measured material movement in the direction of the z-axis. In particular, the measurement setup shown in FIG. 1 is a modified Michel son interferometer, the functioning of which has already been described in more detail at the beginning.

Die kohärente Lichtquelle 1 bei dem in Fig. 1 gezeigten Meßaufbau ist ein Laser, der einen Laserstrahl mit zwei senkrecht zueinander polarisierten Komponenten identischer Frequenz und identischer Phase emittiert. Diese Bedingung wird von jedem linear polarisierten Lichtstrahl erfüllt, da Licht Vektoreigenschaften besitzt. Die senkrecht polari sierten Strahlungskomponenten sind in der Fig. 1 durchge hend mit einem doppelseitigen Pfeil symbolisiert, während die gleichzeitig von dem Laser 1 erzeugte horizontal pola risierte Strahlungskomponente durch einen ausgefüllten Kreis symbolisiert ist.The coherent light source 1 in the measurement setup shown in FIG. 1 is a laser which emits a laser beam with two components of identical frequency and identical phase polarized perpendicular to one another. Every linearly polarized light beam fulfills this condition because light has vector properties. The perpendicularly polarized radiation components are symbolized continuously in FIG. 1 with a double-sided arrow, while the horizontally polarized radiation component generated simultaneously by the laser 1 is symbolized by a filled circle.

Der Laserstrahl wird in einem nicht polarisierten Strahl teiler 2 an sich bekannten Aufbaus in zwei Teilstrahlen aufgespaltet. Der eine Teilstrahl dient als Meßstrahl und wird mittels einer Optik 3 auf eine Meßgutoberfläche 4 fo kussiert. Das von der Meßgutoberfläche 4 reflektierte Licht wird mittels derselben Optik 3 in den Strahlteiler 2 zurückprojiziert.The laser beam is split in a non-polarized beam splitter 2 known structure into two partial beams. One partial beam serves as a measuring beam and is kissed by means of an optical system 3 on a surface 4 of the material to be measured. The light reflected by the surface 4 of the material to be measured is projected back into the beam splitter 2 by means of the same optics 3 .

Der andere Teilstrahl, der als Referenzstrahl dient, wird durch eine Verzögerungsplatte 5 hindurch auf einen Reflek tor 6 projiziert. Der dargestellte Meßaufbau erlaubt in vorteilhafter Weise die Auslegung des Reflektors 6 als ein fachen Spiegel. Der vom Reflektor 6 reflektierte Licht strahl durchquert erneut die Verzögerungsplatte 5, bevor er im nicht polarisierenden Strahlteiler 2 mit dem reflektier ten Meßstrahl überlagert wird.The other partial beam, which serves as a reference beam, is projected through a delay plate 5 onto a reflector 6 . The measurement setup shown advantageously allows the reflector 6 to be designed as a multiple mirror. The light reflected by the reflector 6 traverses the delay plate 5 again before it is overlaid in the non-polarizing beam splitter 2 with the reflecting measuring beam.

Die Verzögerungsplatte 5 zeichnet sich dadurch aus, daß sie bei Licht gleicher Frequenz unterschiedliche Brechzahlen für unterschiedliche Polarisationsrichtungen besitzt. Da durch erfahren die beiden senkrecht zueinander polarisier ten Komponenten des Referenzstrahls eine Phasenverschie bung. Die in der dargestellten Meßanordnung verwendete lambda/8-Verzögerungsplatte erzeugt bei einmaligem Durch gang eine Phasenverschiebung von 45 Grad. Durch den zweima ligen Durchgang werden die beiden senkrecht zueinander po larisierten Komponenten des Referenzstrahls um 90 Grad pha senverschoben.The delay plate 5 is characterized in that it has different refractive indices for different polarization directions when light of the same frequency is used. As a result, the two components of the reference beam polarized perpendicular to one another experience a phase shift. The lambda / 8 delay plate used in the measuring arrangement shown generates a phase shift of 45 degrees with a single pass. The two passages shift the two components of the reference beam polarized perpendicular to each other by 90 degrees.

Die im nicht polarisierten Strahlteiler 2 überlagerten oder zur Interferenz gebrachten Teilstrahlen treffen auf einen nachgeschalteten polarisierenden Strahlteiler 7. Dieser trennt die beiden phasenverschobenen senkrecht zueinander polarisierten Komponenten des Referenzstrahls und der Meßstrahl wird in zwei senkrecht zueinander polarisierte phasengleiche Komponenten zerlegt. Sowohl die Interferenz der horizontal polarisierten Komponenten von Meßstrahl und Referenzstrahl wie auch die Interferenz der vertikal pola risierten Komponenten ergeben je ein intensitätsmoduliertes Ausgangssignal A1 bzw. A2. Die beiden Ausgangssignale A1, A2 sind zueinander um 90 Grad phasenverschoben (Fig. 2). The partial beams superimposed in the non-polarized beam splitter 2 or brought to interference hit a downstream polarizing beam splitter 7 . This separates the two phase-shifted components of the reference beam which are polarized perpendicular to one another and the measuring beam is broken down into two components of the same phase polarized perpendicular to one another. Both the interference of the horizontally polarized components of the measuring beam and the reference beam and the interference of the vertically polarized components each result in an intensity-modulated output signal A 1 or A 2 . The two output signals A 1 , A 2 are out of phase with one another by 90 degrees ( FIG. 2).

Je nach Bewegungsrichtung der Meßgutoberfläche eilt entwe der das eine oder das andere Ausgangssignal A1 bzw. A2 dem jeweils anderen Ausgangssignal um 90 Grad voraus und er laubt daher in einfacher Weise eine Richtungserkennung. Die Richtungserkennung erfolgt beispielsweise durch eine Detek tion der führenden Flanken der Ausgangssignale, oder alter nativ hierzu durch eine Detektion der Nulldurchgänge der AC-gefilterten Ausgangssignale A1, A2.Depending on the direction of movement of the surface to be measured, one or the other output signal A 1 or A 2 hurries 90 degrees ahead of the other output signal and therefore allows direction detection in a simple manner. The direction detection takes place, for example, by detecting the leading edges of the output signals, or alternatively by detecting the zero crossings of the AC-filtered output signals A 1 , A 2 .

Darüber hinaus erlaubt der in Fig. 1 dargestellte Meßaufbau auch die Ermittlung einer größeren Weglängenänderung als lambda/4 (s. Michelson-Inferferometer der herkömmlichen Art). Hierzu ist es lediglich notwendig, die führenden Flanken vorzeichenrichtig oder die Nulldurchgänge zu zählen.In addition, the measurement setup shown in FIG. 1 also allows the determination of a larger path length change than lambda / 4 (see Michelson inferferometer of the conventional type). It is only necessary to count the leading edges with the correct sign or to count the zero crossings.

Bei Versuchen mit dem vorstehend näher beschriebenen Meßaufbau wurde festgestellt, daß Messungen der z-Koordina te der Meßgutoberflächenbewegung innerhalb eines Meßbe reichs größer als 1 mm mit einer Auflösung kleiner als 0,2 mm möglich sind.In experiments with the one described above Measurement setup was found that measurements of the z-coordina te of the surface movement within a measuring area realm larger than 1 mm with a resolution smaller than 0.2 mm possible are.

Claims

1. Interferometer with a coherent light source, with a non-polarizing beam splitter for generating a reference light beam and a measuring light beam that can be focussed on a measurement object from the light beam of the light source, the measurement light beam reflected from the measurement object being superimposed with the reference light beam, and with an evaluation device for determining the measured material movement parallel to the direction of propagation of the measuring light beam between the beam splitter and the measured material (z-axis) from the intensity profile of the light beam obtained by superimposition, characterized in that
that the light beam from the coherent light source ( 1 ) contains two perpendicularly polarized components of the same frequency and phase,
that a transit time delay device ( 5 ) is provided which is penetrated by the reference light beam before it comes to be superimposed on the measurement light beam and which produces a 90 degree phase shift of the two components of the reference light beam which are polarized perpendicularly to one another,
that a polarizing beam splitter ( 7 ) is provided which is interspersed with the measurement light beam superimposed with the reference light beam and is designed such that the two phase-shifted reference beam components and the two mutually polarized, phase-identical measuring beam components are separated from one another and brought into interference with one another and an output signal form (a 1) the formed with reference to a further, horizontal polarizing by interference ter reference and Meßlichtstrahlkomponenten output signal (a 2) in dependence of the material to be measured-BEWE supply direction to either + 90 or -90 degrees is shifted phases.

2. Interferometer according to claim 1, characterized in that the evaluation device determines the measuring material-Bewegungsein direction based on the leading edges of the two output signals (A 1 , A 2 ).

3. Interferometer according to claim 2, characterized, that the evaluation device changes the path length moving sample by a correct sign Counting of the leading output signal edges determined.

4. Interferometer according to claim 1, characterized in that the evaluation device determines the measured material direction of movement on the basis of the zero crossings of the two AC-filtered output signals (A 1 , A 2 ).

5. Interferometer according to claim 4, characterized in that the evaluation device determines path length changes of the moving measured material by counting the zero crossings of the AC-filtered output signals (A 1 , A 2 ).

6. Interferometer according to one of claims 1 to 5, characterized in that the coherent light source ( 1 ) is a laser.

7. Interferometer according to claim 6, characterized in that the laser ( 1 ) generates a linearly polarized light beam.

8. Interferometer according to one of claims 1 to 7, characterized in that the transit time delay device ( 5 ) comprises a lambda / 8 delay plate and a reflector ( 6 ) which is arranged so that the reference light beam the lambda / 8 delay plate ( 5 ) interspersed twice.

9. Interferometer according to claim 8, characterized in that the reflector ( 6 ) is a mirror.